| Titre : | Contribution a l'étude de l'influence de l'ajout du sable de dune finement broyé au ciment , sur les performances physico-mécaniques, la déformabilité et la durabilité du béton |
| Auteurs : | Salim Guettala, Auteur ; Bouzidi Mezghiche, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Khider, 2012 |
| Format : | 1269 p / ill / 30/21.5 cm |
| Accompagnement : | CD |
| Langues: | Français |
| Langues originales: | Français |
| Mots-clés: | Ciment,Béton,Sable de dune finement broyé,Performances physico-mécaniques,Déformabilité et Durabilité. Cement,Concrete,Finely crushed dune sand,Physico-mechanical performances,Deformability and Durability. إ سمنت,خرسانة,رمل الكثبان الناعم و المسحوق,الفعالية الفيزيوميكانيكية,التشوه والديمومة. |
| Résumé : |
En Algérie, la demande du marché pour le ciment a fortement augmenté, suivant le développement de l’industrie et les besoins de l’urbanisation croissante. La recherche d’un ciment moins coûteux en utilisant des ressources naturelles est devenue une préoccupation majeure pour pallier au déficit dans la fabrication du ciment. La contribution de l’ajout du sable de dune finement broyé (Sd) à l’activité liante du ciment résulte essentiellement de deux effets: un effet physico-chimique et un effet chimique. Son rôle est d’une part de modifier le processus d’hydratation du ciment ainsi que la structuration des produits hydratés et, d’autre part, de réagir en milieu cimentaire pour former de nouveaux produits hydratés. Ces effets agissent simultanément et de manière complémentaire sur les performances physico-mécaniques du ciment et du béton. Le troisième effet physique est l’effet granulaire relatif aux modifications induites par la présence des particules fines dans le squelette solide du mélange. Les résultats ont démontré que jusqu’à 20% Sd pour remplacer le ciment Portland peut être utilisé avec une finesse de 4000 cm²/g sans affecter négativement la résistance à la compression, avec un effet optimum pour un pourcentage de l’ordre de 5 à 10 %. Au-delà d’une teneur de 20%, l’effet de dilution devient prépondérant et entraîne une diminution des résistances à la compression. Le sable de dune finement broyé, malgré sa nature cristalline, présente une réactivité pouzzolanique partielle. L'utilisation du sable de dune finement broyé améliore globalement la structure poreuse du béton et contribue aussi à la densification de l'interface (mortier/gravier). De ce fait, le sable de dune finement broyé modifie les caractéristiques de rupture (déformabilité), ce qui permet une nette augmentation de la durabilité du béton. Ces résultats justifient bien l’intérêt que présente la valorisation du sable de dune. Toutefois, afin d'assurer le développement de ce matériau de construction indispensable, l'approche du développement durable doit être intégrée à la production du ciment et du béton, ce qui permettra d'atteindre un équilibre entre les contraintes de protection de l'environnement et les considérations économiques et techniques. In Algeria, the market demand for cement has strongly increased, because of the industrial development and the needs for the increasing urbanization. Searching for cheaper cement made of local natural resources has become a major concern to compensate the deficit in the manufacture of cement. The contribution of the addition the finely crushed dune sand (Ds) on the cement binding activity results primarily from two effects: a physico-chemical effect and a chemical effect. Its role is on the one hand it changes the hydration process of cement as well as the structuring of hydrated products, on the other; it reacts in the cementing medium and develops new hydrated products. These effects act simultaneously and in a complementary way on the physico-mechanical performances of cement and concrete. The third physical effect which is the granular effect related to the changes induced by the presence of the fine particles in the solid skeleton of the mixture. The results proved that up to 20% Ds as Portland cement replacement could be used with a fineness of 4000 cm²/g without affecting adversely the compressive strength, with an optimum effect for a percentage of the order of 5% to 10%. Beyond a content of 20%, the dilution effect becomes dominant and leads to decreased compressive strengths. The finely crushed dune sand, despite its crystalline nature, presents a partial pozzolanic reactivity. The use of the finely crushed dune sand improves overall porous structure of concrete and also contributes to the thickening of the interface (mortar/gravel). Thus, the finely crushed dune sand change the fracture characteristics (deformability), this allows an increase net in durability of concrete. These results justify well the interest that presented valorization of the dune sand. However, to ensure the development of this vital building material, the approach of sustainable development should be incorporated into the production of cement and concrete, which will enable it to reach a balance between the constraints of environmental protection and the economic and technical considerations. الجزائر، ازداد الطلب على الاسمنت في السوق بشكل حاد، وذلك بسبب التطور الصناعي واحتياجات التوسع العمراني المتزايدة. أصبح البحث عن تكلفة اقل للاسمنت باستخدام الموارد الطبيعية المحلية مصدر قلق كبير لتغلب على العجز في صناعة الاسمنت. مساهمة إضافة رمل الكثبان الناعم و المسحوق للإسمنت له تأثير على نشاط ترابط الأسمنت الناتج أساسا عن تأثيرين : تأثير فيزيو كيميائي و تأثير كيميائي. ويتمثل دورها من جهة تغييرعملية الاماهة للإسمنت وهيكلة المركبات المائية، ومن جهة أخرى، التفاعل في الوسط الإسمنتي لتكوين مركبات مائية جديدة. هذه الآثار تؤثر في وقت واحد و بطريقة متكاملة على الفعالية الفيزيوميكانيكية للإسمنت والخرسانة. التأثير الثالث الفيزيائي الذي هو تأثير حبيبي خاص بالتغيرات المحدثة بوجود جزيئات دقيقة في الهيكل الصلب للخليط. النتائج أثبتت أنه حتى نسبة 20 ٪ من رمل الكثبان الناعم و المسحوق ليحل محل الاسمنت البورتلاندي يمكن استخدامها بنعومة 4000 سم/2غ دون أن يؤثر ذلك سلبا على مقاومة الضغط، مع وجود تاثير امثل من أجل النسبة المئوية من 5 ٪ إلى10٪. ومافوق نسبة 20 ٪، يصبح تأثير كمية الاسمنت وحده المهيمن ويؤدي إلى انخفاض مقاومة الضغط. رمل الكثبان الناعم و المسحوق، بالرغم من طبيعته البلورية، يحدث تفاعل بوزلاني جزئي. استخدام رمل الكثبان الناعم و المسحوق يحسن عموما بنية المسامية للخرسانة ويساهم أيضا في تكثيف المجال بين (الميلاط / الحصى). وهكذا، فإن رمل الكثبان الناعم و المسحوق يغيير خصائص الانكسار(التشوه)، وهذا يسمح بالزيادة في ديمومة الخرسانة. هذه النتائج تبرير الفائدة من استخدام رمل الكثبان الناعم. ومع ذلك، لضمان تطوير هذه المادة الأساسية للبناء، ينبغي إدراج نهج التنمية المستدامة في إنتاج الاسمنت والخرسانة، والتي سوف تمكننا من التوصل إلى توازن بين حماية البيئة والاعتبارات الاقتصادية والتقنية. |
| Sommaire : |
Sommaire N° de page TABLE DES MATIERES LISTE DES FIGURES & TABLEAUX INTRODUCTION GÉNÉRALE 1. Contexte 2. Objectifs visés 3. Méthodologie de travail PREMIERE PARTIE : SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE CHAPITRE I : MATÉRIAUX CIMENTAIRES I.1. INTRODUCTION I.2. HISTORIQUE I.3. CONSTITUANTS DES MATÉRIAUX CIMENTAIRES I.3.1. CIMENT I.3.1.1. Paramètres influençant la qualité du ciment Portland I.3.1.1.1. Finesse I.3.1.1.2. Composition chimique et minéralogique I.3.1.1.2.1. Clinker I.3.1.1.2.2. Gypse I.3.2. SQUELETTE GRANULAIRE I.3.3. EAU I.3.4. ADDITIONS CIMENTAIRES I.3.4.1. Définition I.3.4.2. Classification des additions I.3.4.3. Action des additions cimentaires I.3.4.3.1. Effet granulaire I.3.4.3.2. Effet physico-chimique I.3.4.3.3. Effet chimique I.3.4.4. Comportement du ciment avec addition I.3.4.5. Enjeux environnementaux I.3.4.6. Bénéfices de l’utilisation des additions minérales I.3.4.6.1. Bénéfices techniques I.3.4.6.2. Bénéfices économiques I.3.4.6.3. Bénéfices écologiques et environnementaux I.3.4.7. Poudre de silice I.3.4.7.1. Définition I.3.4.7.2. Effets I.3.4.7.3. Fumée de silice confère aux bétons les propriétés suivantes I.3.4.7.4. Sable de dune finement broyé I.4. HYDRATATION ET MICROSTRUCTURE DES MATÉRIAUX CIMENTAIRES I.4.1. HYDRATATION I.4.1.1. Définition I.4.1.2. Degré d’hydratation I.4.1.3. Aspects cinétiques et prise I.4.1.3.1. Hydratation des silicates C3S et βC2S I.4.1.3.2. Hydratation des aluminates C3A et C4AF I.4.1.4. Chimie d’hydratation du ciment Portland avec additions I.4.2. MICROSTRUCTURE DES MATERIAUX CIMENTAIRES I.4.2.1. Composition du ciment hydraté I.4.2.2. Composition des hydrates I.4.2.2.1. Silicates de calcium hydraté I.4.2.2.2. Chaux hydratée I.4.2.2.3. Aluminates hydratés I.5. FABRICATION DES MATÉRIAUX CIMENTAIRES I.5.1. Composition Contribution à l’étude de l’influence de l’ajout du sable de dune finement broyé au ciment, sur les performances physico-mécaniques, la déformabilité et la durabilité du béton I.5.2. Malaxage I.5.3. Ressuage et ségrégation I.5.4. Retrait et gonflement I.5.5. Traitement de cure CONCLUSION CHAPITRE II : STRUCTURE POREUSE, LA DÉFORMABILITÉ & LA DURABILITÉ DU BÉTON II.1. INTRODUCTION II.2. CARACTÉRISTIQUES DE STRUCTURE POREUSE II.2.1. Porosité II.2.1.1. État de l’eau dans les matériaux cimentaires II.2.1.2. Influence de rapport E/C sur la porosité II.2.2. Connectivité II.2.3. Tortuosité II.3. DÉFORMABILITÉ II.3.1. Définition II.3.2. Déformations instantanées II.4. DURABILITÉ II.4.1. PERMÉABILITÉ II.4.1.1. Définition II.4.1.2. Paramètres influençant les propriétés de transfert II.4.1.2.1. Influence de rapport E/C II.4.1.2.2. Influence de la durée de cure humide II.4.1.2.3. Influence des fumées de silice II.4.1.2.4. Influence du degré de saturation II.4.1.2.5. Influence de la température II.4.1.2.6. Interface pâte/granulat II.4.1.2.6.1. Définition II.4.1.2.6.2. Mécanisme de formation A. Effet de paroi B. Effet de ressuage localisé II.4.1.2.6.3. Caractéristiques de la zone de transition interfaciale II.4.1.2.6.4. Facteurs d'influence II.4.1.2.6.5. Microstructure de l’interface pâte/granulat II.4.1.2.7. Fissuration II.4.2. RÉSISTANCES AUX EAUX AGRESSIVES II.4.2.1. Définition II.4.2.2. Eaux pures et eaux douces II.4.2.3. Eaux contenant des sulfates II.4.2.4. Eaux contenant des chlorures II.4.2.5. Eau de mer II.4.2.6. Action des chlorures seuls II.4.2.7. Action des sulfates seuls CONCLUSION DEUXIEME PARTIE : ÉTUDE EXPÉRIMENTALE CHAPITRE III : CARACTÉRISTIQUES DES MATÉRIAUX UTILISÉES III.1. INTRODUCTION III.2. CARACTÉRISTIQUES DES MATÉRIAUX III.2.1. SABLE DE DUNE FINEMENT BROYÉ III.2.1.1. Analyse chimique III.2.1.2. Analyse minéralogique par diffraction aux rayons X III.2.1.2.1. Nature minéralogique III.2.1.3. Propriétés physiques III.2.2. CIMENT III.2.2.1 Ciment Portland préparé III.2.2.1.1. Analyse chimique et minéralogique III.2.2.1.2. Propriétés physiques Contribution à l’étude de l’influence de l’ajout du sable de dune finement broyé au ciment, sur les performances physico-mécaniques, la déformabilité et la durabilité du béton III.2.2.2. Ciment Portland composé III.2.2.2.1. Analyse chimique et minéralogique III.2.2.2.2. Propriétés physiques III.2.3. EAU III.2.4. SABLE III.2.4.1. Analyse granulométrique III.2.4.2. Propriétés physiques III.2.5. PIERRE CONCASSÉE III.2.5.1. Analyse granulométrique III.2.5.2. Propriétés physiques CHAPITRE IV : ÉTUDE DU LIANT & MORTIER NORMALISÉ IV.1. INTRODUCTION IV.2. ÉTUDE DU LIANT IV.2.1. PROPORTIONS DES MÉLANGES IV.2.2. RÉSISTANCE EN COMPRESSION DES PÂTES DU CIMENT IV.2.2.1. Influence du temps IV.2.2.2. Influence de la teneur du ciment en sable de dune finement broyé IV.2.2.3. Influence de variation de finesse du sable de dune finement broyé IV.2.2.4. Influence de variation de rapport E/L IV.2.3. PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DES PÂTES IV.2.4. RÉACTIVITÉ POUZZOLANIQUE DU SABLE DE DUNE FINEMENT BROYÉ IV.2.4.1. Évolution de l'hydratation des mélanges (50%Chaux + 50% Sd) IV.2.4.2. Évolution de l'hydratation des mélanges (80%CPA + 20% Sd) IV 2.5. ACTION DES EAUX AGRESSIVES IV.3. ÉTUDE DU MORTIER NORMALISÉ IV.3.1. PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES IV.3.2. RETRAIT & GONFLEMENT CONCLUSION CHAPITRE V : PROPRIÉTÉS PHYSICO-MÉCANIQUES, LA DÉFORMABILITÉ & LA DURABILITÉ DU BÉTON V.1. INTRODUCTION V.2. FORMULATION DE BÉTON V.2.1. Données de base V.2.2. Méthode de calcul V.2.3. Composition V.3. PROPRIÉTÉS PHYSIQUES V.3.1. Consistance du béton à l’état frais V.3.2. Porosité volumique du béton à l’état durci V.3.2.1. Variation de la porosité en fonction du temps et du type de ciment V.4. PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES ….… V.4.1. Variation de la résistance mécanique en fonction du temps et du type de ciment V.4.2. Variation de la résistance à la compression en fonction de la porosité volumique V.5. DÉFORMABILITÉ V.6. DURABILITÉ …. V.6.1. PERMÉABILITÉ . V.6.1.1. Variation de la perméabilité en fonction du temps et du type de ciment V.6.1.2. Variation de la perméabilité en fonction de la porosité volumique … V.6.1.3. Variation de la perméabilité en fonction de la résistance en compression V.6.2. ÉVOLUTION DE PERMÉABILITÉ À L’EAU EN COURS DE DESSICCATION V.6.3. INTERFACE MORTIER/GRAVIER CONCLUSION CONCLUSION GÉNÉRALE & PERSPECTIVES RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES LISTE DES PUBLICATIONS & COMMUNICATIONS ISSUES DE LA THESE ANNEXES |
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